Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Energie über Kohlebürsten übertragen


von Grü (Gast)


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Salu zusammen

Ich habe hier ein kleines Problem und mir fehlt da einfach die Praxis…

Es handelt sich um einen Roboter welcher seine Energie über einen 
Schienensystem bezieht. Es ist aber nicht so, dass der Robi die Energie 
über die Räder oder so direkt überträgt. Vielmehr ist auf jeder der 
beiden Fahrschienen seitlich ein CU-Profil angebracht von welchen 
mittels Kohlebürsten die Energie abgegriffen wird. Die Spannung 
(Einleitung in Schienensystem) ist +24V geregelt. Die maximale Leistung 
liegt irgendwo bei ca. 75W, also ca. 3A.

Als Bürsten habe ich an Kohlen aus einem Elektromotor gedacht. Habe da 
auch Beziehungen und komme an solche Kohlen ran. Nun ist es ja so, dass 
ich wohl mit einigen Störungen (nach der Übertragung auf den Robi) 
rechnen muss. Sprich, die Spannung wird alles andere als sauber sein. 
Messen konnte ich das leider noch nicht, da ich erst am mech. Aufbau 
bin.

Für das Filter wäre ich nun wie folgt vorgegangen. Meint Ihr es könnte 
so klappen?

NT --> Schiene --> Bürste --> Sicherung --> Spule (470uH) | --> Diode 
-->
                                                          |
                                                      Elko 10mF
                                                          |
                                                         ---

Dem Elko von 10000uF würde ich natürlich noch ein paar kleine C parallel 
spendieren

Über die eine oder andere Antwort würde ich mich freuen!

Es Grüessli

Grü

von F. F. (foldi)


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Wenn der sowieso an der Schiene gebunden ist, also sich nicht frei 
bewegen kann, wieso dann nicht mit Kabel über Energiekette?
So wird das in der Industrie gemacht.
Wenn du weiche Kohlen nimmst (die sind immer etwas blasser, nicht tief 
schwarz und sie schmieren), ne gute Kammer mit Feder hast, dann kriegst 
du gar keine Problem. Wenn der Druck nicht reicht, dann wirst du das am 
"feuern" sehen und erst dann gibt es Probleme.
Bürstenqualität gibt es von bis. Das musst du probieren. Die einen sind 
ruck zuck weg, die anderen raspeln dir deinen Motor runter; in deinem 
Fall die Schienen.

von Peter II (Gast)


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Frank O. schrieb:
> Wenn der sowieso an der Schiene gebunden ist, also sich nicht frei
> bewegen kann, wieso dann nicht mit Kabel über Energiekette?

warum es wohl kein Kabel am ICE gibt?

von fonsana (Gast)


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Frank O. schrieb:
> Bürstenqualität gibt es von bis. Das musst du probieren. Die einen sind

Das kann klappen, kann aber auch dauern.
Buerstenhersteller wissen in solchen Faellen besser Bescheid und haben 
Erfahrungen, welche Buerste fuer welche Anwendung funktioniert.

fonsana

von amateur (Gast)


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Was spricht gegen die unmittelbare Nutzung der Schienen als Leiter. 
Siehe u. v. a. auch die stinknormale Spielzeugeisenbahn. Bei 75W gibt es 
auch keinen Grund mit gefährlichen Spannungen zu arbeiten.

von Grü (Gast)


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Vielen Dank für die Antworten.

Wie gesagt, das System steht. Die Schiene ist jetzt nicht einfach ein 
Profil, da steckt ein bisschen mehr dahinter. Kann diese aus diversen 
Gründen nicht als Leiter nehmen. Kabel fällt ebenfalls flach 
(optisch)... Deshalb die Umsetzung mittels Kohlen...

Und was meint ihr zu dem Filter? Könnte das so klappen? Denke ich muss 
schon ein bisschen mit Bürstenfeuer rechnen. Ansonsten wird die Schiene 
zu sehr abgeraspelt.

Gruss Grü

von oszi40 (Gast)


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Grü schrieb:
> Könnte das so klappen?

1.Wie hoch ist die Verschmutzung?
2.Kommt auch auf die Genauigkeit der Ausführung an. Wenn es recht 
holprig wird und die Stromzufuhr stottert, wird Deine Steuerung wohl 
Husten bekommen? Evtl. wäre ein Stütz-Akku zu überlegen der über 2 
Dioden entkoppelt wird.

von amateur (Gast)


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Um das Filter zu beurteilen reichen die Angaben nicht aus.
Da Du ja scheinbar nicht umpolen musst, hast Du mal an Kupfer- oder 
Kohlerollen, als Kontaktelement, gedacht?

von Grü (Gast)


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Ja hei, ich schreibs gerne nochmal:

Das Profil, Rollen ect. sind fix! Es MUSS mit Bürsten gelöst werden. 
Finde es echt schade, dass hier im Forum immer an der Grundidee 
rumgeschraubt wird. Wenn doch jemand schreibt es ist fix und es ist 
nicht aussichtslos das es geht, dann sehe ich keinen Grund die Grundidee 
über Bord zu werfen, um das ging es in der Frage auch in keinster 
Weise...

Und ja, ich weiss was mit Netiquette hier gemeint ist.

Ich habe doch eigentlich eine ganz konkrete Frage gestellt. Merci an 
oszi40 der sich auch dessen angenommen hat. Finde die Idee mit dem Akku 
gut, muss ich mir mal genauer durchrechnen.

Nichts für ungut, aber ich werde mir wohl selber helfen müssen, oder 
direkt mit einem Motorenbauer reden.

Gruss Grü

von Stilz (Gast)


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Es gibt sonst auch noch Kupferbuersten...

Weshalb an der Grundidee rumgeschraubt wird? Weil sie oft kompleter 
Schrott ist, von Leuten, die Null Ahnung haben.

von Stephan (Gast)


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Grü schrieb:
> Das Profil, Rollen ect. sind fix! Es MUSS mit Bürsten gelöst werden.

Oft sieht der TE halt den Wald vor lauter Bäumen nicht und fix ist am 
Ende recht flexibel...
Ist bei Dir halt anscheinend anders.

Grü schrieb:
> Und was meint ihr zu dem Filter? Könnte das so klappen?

Spule weg. Die wird so nur das Bürstenfeuer verstärken.
Wenn Spule, dann mit Freilaufdiode oder zwischen 2 Kondensatoren oder 
beides.


Stephan

von Michael (Gast)


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Das System, mittels Kohlebürsten die Energie abzugreifen, scheint aus 
deinem Eingangspost nicht wirklich fix zu sein. Dass die Schienen jedoch 
bereits fix sind, das sehe ich daraus. Die Idee

amateur schrieb:
> Da Du ja scheinbar nicht umpolen musst, hast Du mal an Kupfer- oder
> Kohlerollen, als Kontaktelement, gedacht?

scheint im Hinblick darauf meines Erachtens z.B. nicht schlecht, dafür 
muss mM. die Schiene nicht modifiziert werden und die Räder auch nicht, 
sondern nur die (noch nicht vorhandenen?) Kohlebürsten durch 
Abgriffsräder ersetzt werden.

Und den Leuten im Forum ist zur Genüge bekannt, dass die Grundidee oft 
genug als fix angesehen wird und mit Zwang eine Lösung herbeigewünscht 
wird, die bei ein wenig Flexibilität vllt. so garnicht vorhanden wären 
(oft wird auch erst diese Idee umgesetzt und dann gefragt, als vorher 
diese Idee vollends auf Tauglichkeit zu prüfen und HIER schon zu fragen)
Wenn dir das unangenehm ist, kannst du diese Antworten ignorieren, musst 
jedoch nicht auf die obige Art darauf reagieren.

MFG

von Grü (Gast)


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Salu Michael

Merci für Deine Antwort. Ich habe das mit den Rollen wohl falsch 
verstanden. Eine Rolle welche mittels Feder o.ä. an das CU-Profil drückt 
und so die Energie überträgt habe ich auch schon gedacht. Problem, das 
Lager. Energie über ein Lager übertragen funktioniert prinzipiell, aber 
ist "unschön" und wird in der Praxis auch vermieden wo es geht. Ich 
arbeite in einer Firma wo man genau das am liebsten machen würde, aber 
aus technischer Sicht nicht machen kann...

@Stilz
Naja, schlussendlich ist es das gleiche Prob wie in jedem Elektromotor 
und wenn das alles Schrott wäre, dann hätte Bosch, DeWalt ect. ja auch 
keine Ahnung, was ich sehr bezweifle...

Ich merke je länger je mehr, dass ich mit diesem Forum und dem Umgang 
der Leute untereinander sehr Mühe habe. Aber das ist mein Problem und 
ich muss wohl in anderen Foren, welche durchaus fachlich mithalten 
können, mehr schreiben.

In diesem Sinne nichts für ungut

Gruss Grü

von Harald W. (wilhelms)


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Grü schrieb:

> Naja, schlussendlich ist es das gleiche Prob wie in jedem Elektromotor
> und wenn das alles Schrott wäre, dann hätte Bosch, DeWalt ect. ja auch
> keine Ahnung, was ich sehr bezweifle...

Nun, bei elektrischen Bahnen werden aber normalerweise keine
Kohlebürsten genommen. Und allgemein bei Motoren sind die
Kohlebürsten auch am Aussterben. Wie gross ist denn die Strecke,
die der Roboter zurücklegen muss?
Gruss
Harald

von PittyJ (Gast)


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Bei meiner Garteneisenbahn (LGB) wird auch die Energie über Schienen 
übertragen. Sind so ~20Volt, und ein paar Ampere können da auch fließen.

Bei den ersten Loks wurde der Strom über die Räder abgegriffen, ähnlich 
den kleinspurigen Bahnen (N,Z). Aber da gab es wohl öfter 
Kontaktprobleme.
Jetzt sind immer noch Schleifer vorhanden, die von der Schiene den Strom 
abgreifen.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:LGB_Stainz_IMGP2937_wp.jpg

Die Schleifer sind aber aus Metall und nicht aus Kohle. Die Schleifer 
müssen auch mal werden, je nach Beanspruchung.

von oszi40 (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Nun, bei elektrischen Bahnen werden aber normalerweise keine
> Kohlebürsten genommen

Es gab schon einige Lösungen http://de.wikipedia.org/wiki/Stromabnehmer
Nur ist der Verschleiß zu beachten. Deshalb umgeht man gern das Übel 
wenn es möglich ist. In diesem Fall wird auch kein Mikrocontroller 
helfen. Da hilft eher ein Materialspezialist. Eine oxidierte od. 
abgenutzte Cu-Schiene oder verschlissene Kohlen werden mögliche 
Schwachstellen sein, die man nur durch zahlreiche eigene Versuche 
optimieren kann.

von Nebenbei (Gast)


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> Die Spannung (Einleitung in Schienensystem) ist +24V geregelt

Im Ernst?
Dann muß es eine umständliche Rückführung für eine (externe) Regelung 
der Spannung geben.
Einfacher ist in jedem Fall eine Regelung vor Ort, also (intern) im 
Kasten.
Vielleicht soll es eine "Stabilisierung" sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Nebenbei schrieb:

> Vielleicht soll es eine "Stabilisierung" sein.

Stabilisierung ohne Regelung ist kaum möglich. Verwechselst Du
vielleicht Regelung mit Steuerung?
Gruss
Harald

von Jens M. (Gast)


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Grü schrieb:
> Als Bürsten habe ich an Kohlen aus einem Elektromotor gedacht. Habe da
> auch Beziehungen und komme an solche Kohlen ran. Nun ist es ja so, dass
> ich wohl mit einigen Störungen (nach der Übertragung auf den Robi)
> rechnen muss. Sprich, die Spannung wird alles andere als sauber sein.
> Messen konnte ich das leider noch nicht, da ich erst am mech. Aufbau
> bin.

Mehrere Bürsten, am besten mit Schleifmittel drin. Das hält die 
Stromschiene sauber. Eine Kombination von Kohle- und Kupferbürsten ist 
auch möglich.

Deine Schienen sind auch Antennen, was da einstrahlt kann auch ein 
Problem werden.

Wechselspannung mit 1:1 Trafo ist vielleicht besser. Galvanik und 
Störungen entfallen und der Robot ein eigenes Versorgungsnetz Den 
Anti-HF Tiefpass hast du gleich mit drin.

von Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)


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Harald Wilhelms schrieb:

> Nun, bei elektrischen Bahnen werden aber normalerweise keine
> Kohlebürsten genommen.

Blödsinn. Siehe z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Stromabnehmer

Grüßle,
Volker

von Günter K. (Firma: Lurch Hobby Tec) (murkel)


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Hallo,

bei uns werden die Teile für die Übertragung der Erregung für 
Hauptantriebe
verwendet. Die Kohlebürsten laufen in Federbelasteten Käfigen auf 
Scheiben  der Läuferwelle. Kein sichtbares Bürstenfeuer aber natürlich 
ständige Kontrollen wegen dem Verschleiß, sowohl der Kohlen als auch der 
Oberflächen
sind natürlich notwendig. Strombelastung weit über 30 A, sollte also 
gehen.
In der Wartungsanleitung die Kontroll- und Wechselzyklen (Abwurfmaß) 
festschreiben.
Dicker Elko sollte nicht schaden, Notwendigkeit muß man testen.

( Wir planen ein Messgerät, mit dem die Federermüdung gemessen werden 
kann, also kleine Kraftmesszelle, welche man unter die Kohlen platzieren 
kann. Unsere sind mit einem Klappmechanismus versehen. Wir sehen dann 
auch das, was man nicht sehen kann. )

Gruß
MURKEL

von Grü (Gast)


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Salu zusammen

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten!

Habe mich vielleicht nicht ganz richtig ausgedrückt...

1. +24V geregelt: Ich meinte damit einfach, dass es ein Netzgerät ist, 
welches +24V stabilisiert ausgibt, sprich, auch bei Belastung habe ich 
+24V. Auf dem Roboter werden dann daraus 2x5V gemacht. 1. für uC ect. 2. 
für die Servos. Wollte nicht all die Störungen welche die Servos 
erzeugen auf der Speisung haben und ebenso einen eigenständigen Regler 
für die externen Komponenten, deshalb zwei Regler. Einer für die OnBoard 
sachen und einer für externe Peripherie.

2. Der Motor wird nicht über eine konventionelle H-Brücke angesteuert, 
sondern durch ein fertiges IC (kompl. Motordriver) MC33886

Hoffe es ist jetzt ein bisschen klarer was ich am  bauen bin. Probiere 
auch gleich mal noch ein Bild anzuhängen, hoffe das klappt

Gruss Grü

von Harald W. (wilhelms)


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Grü schrieb:

> 1. +24V geregelt: Ich meinte damit einfach, dass es ein Netzgerät ist,
> welches +24V stabilisiert ausgibt, sprich, auch bei Belastung habe ich
> +24V.

Auch wenn es andere anders sehen mögen; in diesem Zusammenhang
sind die Begriffe "geregelt" und "stabilisiert" gleichwertig und
beide richtig.
Ansonsten werden gern die Begriffe "einstellbar" und "geregelt"
durcheinander gebracht. Das sind zwei vollständig verschiedene
Sachen, die bei falscher Verwendung auch zu falschen Schluss-
folgerungen bei den Antworten führen.
Gruss
Harald

von Stilz (Gast)


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>Naja, schlussendlich ist es das gleiche Prob wie in jedem Elektromotor
und wenn das alles Schrott wäre, dann hätte Bosch, DeWalt ect. ja auch
keine Ahnung, was ich sehr bezweifle...

Die Motorenhersteller habe genau einen Fokus : den Preis. Und 
funktionieren und gut funktionieren sind teilweise weit auseinander. Ich 
hab mal den Spannungsabfall bei einem DC Motor ueber den Kohlebuersten 
gemessen : ca 1-2V. Da laesst sich etwas machen mit hoeherem 
Anpressdruck, auf Kosten der Lebensdauer. Bei der erwaehnten Bahn, die 
auf Profilen laeuft laesst sich schon was machen. Es ist erst mal eine 
Frage der Oberflaechen Qualitaet des Profiles. Ist das Profil in der 
Laenge zusammengesetzt? und sind dort Stossstellen? Ist die Oberflaeche 
optisch poliert oder rauh? Ich wuerd keinen Schleifer auf die Schiene 
setzen, weil ich annehme, die Oberflaech wird von selbst rauh. Durch den 
mechanischen Abrieb, und durch den Stromfluss.
Ja, man kann Strom auch ueber die Raeder uebertragen, aber nicht ueber 
Kugellager. Ich wuerd daher die Kohlen, oder Bronzeschleifer wie bei 
einer Bremsscheibe axial montieren. Dort hat man Kontrolle ueber die 
Oberflaeche.
Ort vielleicht ein abriebfestes, weiches Metall drauf, zB Gold.
Natuerlich benoetigt man mehr als ein Rad pro Leiter, mit Einzelrad 
Aufhaengung.

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